Τα μυστικά του φύλου: Φυτό 150 εκατομμυρίων ετών ξεκλειδώνει την αναπαραγωγική εξέλιξη των λουλουδιών

Η αναπαραγωγή των φυτών διαδραματίζει ζωτικό ρόλο στα διατροφικά συστήματα και στην ισορροπία των οικοσυστημάτων, αλλά παραμένει μια πολύπλοκη διαδικασία.

Τα φυτά παρουσιάζουν μια σειρά από αναπαραγωγικές στρατηγικές: ορισμένα είναι αυστηρά αρσενικά ή θηλυκά, ορισμένα διαθέτουν αρσενικά και θηλυκά όργανα (ερμαφρόδιτα) και άλλα μπορούν να αλλάζουν φύλο κατά τη διάρκεια της ζωής τους. Η κατανόηση των παραγόντων που επηρεάζουν το φύλο των φυτών είναι απαραίτητη για την πρόοδο της σύγχρονης γεωργίας.

Μια πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Nature Plants παρείχε νέες πληροφορίες για τις περίπλοκες στρατηγικές αναπαραγωγής των ανθοφόρων φυτών.

Η μελέτη επικεντρώθηκε στην Amborella trichopoda, ένα συναρπαστικό είδος που συμβάλλει στη διαφώτιση της πρώιμης εξέλιξης των ανθοφόρων φυτών, αναφέρει το interestingengineering.

Η σημασία της Amborella

Με επικεφαλής ερευνητές από το Ινστιτούτο Βιοτεχνολογίας HudsonAlpha και το Πανεπιστήμιο της Τζόρτζια, η μελέτη διερευνά τη γενετική της Amborella trichopoda, του μοναδικού επιζώντος μέλους μιας αρχαίας γραμμής ανθοφόρων φυτών που απέκλιναν από τους συγγενείς τους πριν από περίπου 150 εκατομμύρια χρόνια. Αυτή η μοναδική γενετική σύνθεση προσφέρει μια πολύτιμη προοπτική για το πώς εξελίχθηκαν και διαφοροποιήθηκαν τα ανθοφόρα φυτά.

Το 2013, μια διεθνής ομάδα με επικεφαλής τον καθηγητή Jim Leebens-Mack ολοκλήρωσε το πρώτο προσχέδιο του γονιδιώματος της Amborella, το οποίο έκτοτε αποτελεί σημείο αναφοράς για τη μελέτη των ανθοφόρων φυτών. «Η εξελικτική γραμμή που οδήγησε στην Amborella απέκλινε από όλα τα άλλα ανθοφόρα φυτά πριν από περίπου 150 εκατομμύρια χρόνια», εξηγεί ο Leebens-Mack. «Αυτό το θεμελιώδες γονιδίωμα επέτρεψε συγκριτικές αναλύσεις που ανιχνεύουν τη γενετική προέλευση των ανθοφόρων φυτών και των προδρόμων τους».

Ανακαλύψεις για τα φυλετικά χρωμοσώματα

Ένα από τα συναρπαστικά αποτελέσματα της μελέτης ήταν ο εντοπισμός των φυλετικών χρωμοσωμάτων της Amborella, που ονομάζονται Z και W, τα οποία διαφέρουν από τα ανθρώπινα χρωμοσώματα Χ και Υ. Η νέα συναρμολόγηση του γονιδιώματος διευκόλυνε τους ερευνητές να εντοπίσουν αυτά τα φυλετικά χρωμοσώματα και να διερευνήσουν τα χαρακτηριστικά τους.

Ένα ενδιαφέρον εύρημα είναι ότι τα χρωμοσώματα Z και W της Amborella είναι σχετικά νέα, καθώς σχηματίστηκαν περισσότερα από 100 εκατομμύρια χρόνια μετά την απόκλιση του είδους από άλλα ανθοφόρα φυτά. Αυτή η χρονική στιγμή παρέχει ενδείξεις για την εξέλιξη του καθορισμού του φύλου στα φυτά. Συνήθως, τα χρωμοσώματα του φύλου υποβάλλονται σε ανασυνδυασμό, ανταλλάσσοντας γενετικό υλικό με τους εταίρους τους.

Ωστόσο, αυτός ο ανασυνδυασμός τελικά σταματά σε πολλά είδη, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, οδηγώντας σε διακριτά γενετικά χαρακτηριστικά σε κάθε χρωμόσωμα.

Μέσω της λεπτομερούς ανάλυσής τους, η ομάδα εντόπισε δύο σημαντικά γονίδια που πιστεύεται ότι παίζουν ρόλο στη διαφοροποίηση αρσενικών και θηλυκών φυτών. Οι γνώσεις που αποκτήθηκαν από τη μελέτη της Amborella trichopoda αναδεικνύουν την πολυπλοκότητα της αναπαραγωγής των φυτών και τους παράγοντες που την επηρεάζουν.

Καθώς οι ερευνητές συνεχίζουν να διερευνούν τα γενετικά θεμέλια των ανθοφόρων φυτών, τα ευρήματα αυτά υπόσχονται να ενισχύσουν την κατανόηση της ποικιλομορφίας των φυτών και να ενημερώσουν τις γεωργικές πρακτικές που είναι απαραίτητες για την επισιτιστική ασφάλεια και την υγεία των οικοσυστημάτων.